1. 1Структура на микропроцесорна система. Характеристики на процесор Intel 8088, функции на изпълнителното устройство, формат на инструкциите. Входно – изходни сигнали. Режими на работа

IBM-PC е представен за първи път през 1981 г. Първият РС е с процесор 8088 на Intel, който е опростен и по-евтин вариант на процесора 8086, създаден от Intel през 1978 г.

IBM-PC има редица прогресивни характеристики като: отворена архитектура, разширителни слотове, модулна конструкция и здрава поддръжка както от хардуерни, така и от софтуерни фирми, различни от оригиналния производител на системата. Той е създаден с широкото участие на фирмата Intel, доставила не само процесора, но и много други периферни интегрални схеми, както и на малката по онова време фирма Microsoft, разработила операционната система DOS (Disk Operating System).

С този компютър се поставя основата на стандарт, който е валиден и до днес. От появата на оригиналния РС досега са създадени десетина поколения компютри, които ползват много от неговите принципи и са обратно съвместими с него. Това означава, че програма, написана за PC- съвместим компютър, трябва да може да се изпълни на всяка машина от следващите поколения.

Първият компютър IBM-PC е с процесор 8088 на Intel, който работи вътрешно с 16-битова шина за данни, а външно с 8-битова. Процесорът 8088 е опростен и по-евтин вариант на процесора 8086, създаден от Intel през 1978 г. Двата процесора са напълно съвместими.

Паметта 1 МВ е разпределена на две части – горните 384 КВ се използват от адаптерните карти и системния BIOS, а долните 640 КВ са наречени конвенционална памет и в нея се изпълняват операционната система DOS и софтуерните приложения.

Причината за използване на 8088, а не на 8086 е, че в този период масово се използват 8-битови платки, схеми и периферни устройства, а липсват 16-битови или са с висока цена. Освен това се опростява значително дънната платка, тъй като 8-битовата шина изисква значително по-малък брой линии за данни и управляващи сигнали. Изграждането на пълна 16-битова дънна платка и система на паметта е твърде скъпо и такъв компютър би бил почти непродаваем.. Изборът на 8088 позволява на IBM да създадат PC, способно да изпълнява новото поколение 16-битов софтуер, като същевременно се запазва много по-евтината 8-битова конструкция на хардуера. В резултат IBM PC се появява на пазара с по-ниска цена от най-популярния персонален компютър за онова време - Apple II.

Тактовата честота на 8088 в IBM PC е 4,77 MHz, а изпълнението на една инструкция отнема средно около 12 такта.

Процесорът 8088 е пригоден да изпълнява аритметични операции с цели числа и изпълнява операциите с дробни числа доста по-бавно. За работа с интензивни математически изчисления производителността може да се повиши лесно чрез добавяне на допълнителен процесор, наречен копроцесор. Той е проектиран да изпълнява сложни математически изчисления с плаваща запетая, като съдържа съответните изчислителни функции вградени в чипа.. За монтиране на копроцесора върху дънната платка е предвиден специален цокъл. За да се сигнализира на BIOS за присъствието на копроцесор, в компютрите с 8088/8086 е предвидено превключване на джъмпер, а в следващите поколения компютри копроцесорът се открива автоматично. От процесорите 486 математическият копроцесор се интегрира в процесора.

Процесорът 8088 работи в т.нар. реален режим. Всякакъв софтуер, работещ в реален режим, трябва да използва само 16-битови инструкции и да използва единствено 20-битовата (1MB) адресна архитектура. Такъв тип софтуер обикновено е еднозадачен - в даден момент може да работи само една програма. Не съществува вградена защита, която да предпазва отделните програми да се презаписват една върху друга (или дори върху операционната система) в паметта, така че ако работят повече от една програми, всяка от тях може да доведе цялата система до срив и забиване.

Режим на мултиплексиране на данните и адресите

При процесорът 8088 данните се предават по обща шина за данни и адреси чрез мултилексиране, като за разделянето им се използва тригер, който се превключва със сигнала ALE (Address Latch Enable – разрешаване на тригера на адреса) от контролера на шината 8288. Мултиплексирането представлява споделяне (съвместно използване) на капацитета на една предавателна линия между две или повече комуникиращи станции.

Конфигурацията на системата се задава с мостчета (джъмпери) и микропревключватели.

Входно изходни сигнали

ОЗНАЧЕНИЕ	ИЗВОД №	ВХОД/ИЗХОД	ЗНАЧЕНИЕ/ФУНКЦИЯ
GND	1	-	Маса
AD7 – AD0	2 – 9	Входове/Изходи	Шина за данни и адреси. При ниско ниво на ALE (Adress Latch Enable) се предават данни. Сигналът ALE се генерира в типичния за РС максимален режим с помощта на шинния контролер (8288).
NMI	17	Вход	Non Maskable Interrupt – немаскируемо прекъсване. При подаването му CPU преминава към вектор на прекъсване №2
INTR	18	Вход	Interrupt Request – заявка за прекъсване(от 8259)
CLK	19	Вход	Тактов сигнал за CPU(5, 8, 10 MHz)
GND	20	-	Маса
RESET	21	Вход	Инициализиране чрез импулс с високо ниво
READY	22	Вход	Говност за следващи данни
/TEST	23	Вход	Спиране на действието на CPU с цел тестване (команда Wait).
QS1 QS0	24 25	Изходи	Queue-Status – показва вътрешното състояние на опашката зза изпълнение на нструкции от CPU QS1 QS0 Състояние 0 0 Не се извършва операция 0 1 Първият байт предаден 1 0 Опашката се изтрива 1 1 Следващ байт предаден
/SO /S1 /S2	26 27 28	Изходи	Сигнали за състояниетто на контролера на шината. S2 S1 S0 Достъпп 0 0 0 Потвърждение на заявката за прекъсване 0 0 1 Четене от входно-изходния порт 0 1 0 Запис към входно-изходния порт 0 1 1 Цикъл за изчакване 1 0 0 Команден цикъл 1 0 1 Четене на памет 1 1 0 Запис в памет 1 1 1 Неактивен цикъл
/LOCK	29	Изход	Сигнализира с ниско ниво, че никое друго устройство не може да има достъп до шината.
HLDA	30	Изход	HOLD Acknowledge – потвърждение на заявка. Управление на контролера на шината в максимален режим.
HOLD	31	Вход	Служи на външни устройства за подаване на заявка за управление нна шината. Управление на контролера на шината в максимален режим.
/RD	32	Изход	Превключване между ччетене и запис.
MN-/MX	33	Вход	Превключване между минимален и максимален режим.
/BHE-/S7	34	Изход	Bus High Enable – заедно с А0 задава колко битов е достъпът до данните.
A19-/S6 A18-/S5 A17-/S4 A16-/S3	35 36 37 38	Изходи	Адресна шина и управляващи сигнали. ALE с високо ниво освобождава адресната шина, S3 и S4 служата за разпознаване на сегментите от копроцесор 8087, S5 показва състоянието на бита за разрешаване на прекъсването при високо ниво на ALE. S6 е винаги с ниско ниво
VCC	40	Вход	Захранващо напрежение +5V